JPH11507611A - エアバッグフィルタ装置ならびにその組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 効果的な軽量エアバッグインフレーションフィルター（５０）は、通気性があって実質的に硬質な、複数の均一なパーフォレーション（５８）が貫設された支持管を備えている。連続的な無機質セラミック製ヤーンまたはロービングから形成される濾過要素（６２）は、支持管（５６）のまわりで螺旋状に千鳥巻き（ｃｒｏｓｓ−ｗｉｎｄ）されて、支持管（５６）のパーフォレーション（５８）を覆う１層以上の層を形成する。濾過要素（６２）と支持管（５６）の間には、支持管（５６）のパーフォレーション（５８）よりも小さな貫通開口を有するワイヤスクリーン（６０）が介在し、インフレーションフィルタ（５０）を通過するガスのガス拡散層として作用する。

Description

【発明の詳細な説明】 エアバッグフィルタ装置ならびにその組立方法 技術分野 本発明は、衝突時に運転者ならびに乗務員を保護するために、膨張可能エアバ ッグ拘束システムに関する。より詳しくは、本発明は、乗物のエアバックを瞬時 に膨張させている間に放出される微粒子を濾過するのに使用されるエアバッグイ ンフレーションフィルターに関する。 発明の背景 瞬時に膨張するエアバッグは、衝突等で車両が急な減速を受けた場合に車両の 運転者ならびに乗客を保護する手段として普及してきた。エアバッグは、衝突時 の車両乗客の動きを拘束し、エアバッグのインフレータに収容されているガス発 生材料を活性化することによって生じるガスによって膨張される。エアバッグは ガス発生剤の急速な点火およ燃焼によってごく短時間（通常は２０−８０ミリ秒 ）で膨張する。最初は高温（例えば、７００℃−１２００℃）で高圧（例えば、 ２０００ ＰＳＩ）である発生ガスには、金属または反応酸化物の微小溶融粒子 が含まれている。バッグの破損、車両の乗客の皮膚の熱傷または衣服の焼けを避 けるために、ガスがエアバッグに入る前に濾過して粒子を粒子を取り除かなくて ならない。 このように、エアバッグのフィルターは、高温のガスがエアバッグに達する前 に冷却する働きがあり、点火のときに発生した粒子ならびに残留物がエアバッグ に入らないよう、また車両を汚さないように、それらを取り除くのに使用される 。 これらの粒子を除去するのに適したフィルターは、比較的高温に耐えることが できなくてはならず、そういったフィルターについては先行技術で説明されてい る。最も一般的なタイプのフィルターでは、織ったり編んだりしたメタルメッシ ュスクリーンシートが採用され、セラミックまたは金属のシートウール、セラミ ックまたはガラスペーパー、セラミックまたはガラス繊維から成る付加層を伴う こともよくある。これらの材料は、有孔支持管のまわりに何層か巻き付けられ、 こうして得られた構造体には１本の太径ワイヤがきつく巻かれて、溶融されて仕 上 がり部品の外側となる。先行技術のエアバッグインフレータフィルターのデザイ ンは、一般的に手で組み立てられていたため、面倒で費用がかかりがちであった 。また、前述の材料は概して非常に重く、フィルターの構造は複雑であった。通 常は、いくつかの金属層が螺旋状に巻かれて単一構造体となる。この複雑さのた め、各フィルターについて全く同一の濾過特性を維持し、首尾一貫したフィルタ ー性能を得ることは非常に困難であった。これは、製造過程で利用される材料の 不一致だけによるものではなく、螺旋巻付けでフィルタのまわりに形成される濾 過材料の深さが異なっているという事実にもよる。しばしばセラミックペーパー が利用されるが、これは低有孔性でも高強度でもない。従って、セラミックペー パーはワイヤスクリーン層の間に挟まれるのだが、それによってフィルタの重量 が著しく増す。また、セラミック層は本質的に不均一でもある。このタイプのフ ィルターの例は、次の特許明細書に記載されている：米国特許第４，０１０，２ １１号、米国特許第５，２３０，７２６号、米国特許第５，２６８，０１３号、 米国特許第５，３０８，３７０号、米国特許第５，３４６，２５２号、米国特許 第５，０８７，０７０号、米国特許第５，２１５，７２１号。 他のフィルター材料としては、通常は熱および構造的に安定した材料と一緒に コーティングされる多孔性金属やセラミックフォームなどがある。このタイプの フィルター材料の例は、米国特許第５，３７２，３８０号明細書、欧州特許明細 書第０６４０５１５号にある。これらの例の中で好適なコーティング技術は、化 学蒸着であるが、これは非常に高価である。エアバッグの材料自体でエアバッグ インフレーションガスを濾過することも提案されている。この概念を開示した参 考文献には、米国特許第５，０７１，１６１号明細書、米国特許第４，５３６， ４３９号明細書、米国特許第５，１０４，７２７号明細書、ＰＣＴ公開第ＷＯ ９４ ２６，３３４号明細書、ＰＣＴ公開第ＷＯ ９４ ２１，４９４号明細書が ある。 このように、もっとクリーンで、もっと軽く、もっと効率的なエアバッグイン フレーションフィルターを開発することが望まれている。ここでいう効率とは、 より安価で取扱いならびに製造がより容易であるということだけでなく、濾過能 力がもっと効率的であること（例えば、フィルターを通ってエアバッグに入る粒 子状物質を少なく出来ること）も意味する。エアバッグインフレーションフィル ターは、フィルターとしての単独用途に合わせて設計され、必要に応じて有効に 機能しなくてはならない。 発明の概要 本発明は、パーフォレーションが貫設されていて、通気性があって実質的に硬 質な支持管と、支持管のまわりに螺旋状に巻回されて、支持管に貫設されたパー フォレーションを覆う１層以上の層を形成するフィルター要素を備えるエアバッ グインフレーションフィルターである。本発明は、エアバッグを膨張するのに仕 様されたガスから粒子を除去するのに有用は、このようにシンプルで、軽量で、 再生可能なエアバッグインフレーションフィルターである。 使用時、粒子状物質が含まれるガスはフィルタの内側から外側に放射状に流れ 、好適実施例においては、エアバッグインフレーションフィルターは、通気性の ある拡散層を備えている。該拡散層に貫接されるパーフォレーションは、支持管 に貫設されたパーフォレーションより小さい。 支持管の周りにストランドが千鳥巻き（ｃｒｏｓｓ−ｗｉｎｄ）されることが されることが好ましい。好適実施例において、好ましいストランド ストランド には芯があり、芯から外側にフィラメントまたはファイバーの切片が突出し、ま た、連続回旋の芯は各層において逆向に巻かれて絡み芯となる。そのような実施 例の１つにおいて、各層の回旋の芯は、実質的に均一な４辺を備えた開口を持て るように離隔され、開口の内側では少なくとも１個の突出フィラメントまたはフ ァイバーの切片が互いに絡み合って粒子トラップを形成する。また、少なくとも １層の回旋の芯は、隣接層の回旋の芯から横方向にずれていて、濾過要素を通る 略放射状のガス流を曲がりくねった経路に偏らせる。そのような別の実施例にお いては、その内側で少なくとも１個の突出各連続層の連続回旋は、４辺を有する 開口を画定する壁となるように放射状に整列配置され、各開口の内側ではフィラ メントまたはファイバーの切片が絡み合って粒子トラップを形成する。該連続ス トランドは耐熱性の有るテキスチャードヤーンで形成されることが好ましい。 パーフォレーションが貫設されていて、通気性があって実質的に硬質な支持管 と、支持管のまわりに螺旋状に巻回されて、支持管に貫設されたパーフォレーシ ョンを覆う１層以上の層を形成するフィルター要素とを備えるエアバッグフィル ターインフレータ装置は、エアバッグインフレーションフィルターを収容するチ ャンバを画定する壁を有するハウジングから形成される。インフレータ装置は、 エアバッグ膨張フィルタの支持管内に設けられた固体ガス発生剤と、固体ガス発 生剤を活性化してエアバッグ膨張ガスを発生させる手段も有する。インフレータ のハウジングの壁は、ハウジングから出るエアバッグインフレーションガス流を 配向するおうに画定された開口を有する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明のエアバッグインフレーションフィルターを備えたエアバッグ インフレータ装置を、乗客の側から見た概略部分断面図である。 図２は、図１の線２−２についての断面図である。 図３は、本発明のエアバッグインフレーションフィルターの側面図であり、説 明のために層を剥がしてある。 図４は、図３のエアバッグインフレーションフィルターの斜視図である。 図５、図６、図７は、本発明のエアバッグインフレーションフィルター用の選 択可能な支持管斜視図である。 図８は、本発明のエアバッグインフレーションフィルターの表面の一部をごく 拡大したものである。 図９は、本発明のインフレーションフィルターを横幅方向にごく拡大した部分 概略断面図である。 図１０は、本発明のエアバッグインフレーションフィルターの代替実施例の表 面の一部をごく拡大したものである。 図１１は、本発明のインフレーションフィルターの代替実施例を横幅方向にご く拡大した部分概略断面図である。 図１２は、本発明のエアバッグインフレーションフィルターを備えたエアバッ グインフレータ装置を運転者の側から見た概略断面図である。 図１３は、サンプルならびに先行技術のインフレーションフィルターの流量− 圧力降下をグラフに表現したものである。 図１４は、サンプルならびに先行技術のインフレーションフィルターの圧力降 下−効率百分率をグラフに表現したものである。 前述の図面の特徴は好適実施例のものであるが、記述中に注釈されるように本 発明の別の実施例も考えられる。当該開示は、本発明の説明に役立つ実施例を代 表として示すものであって、限定するつもりはない。当業者は、本発明の原理の 適用範囲ならびに精神から逸脱しない他の多数の変更態様ならびに実施例を考案 できるであろう。明瞭にするために必要に応じて図面の何個所かを拡大してある 。 好適実施例の詳細な説明 本発明は、車両の乗員を保護するエアバッグのインフレーションガスを濾過す るのに使用されるエアバッグインフレーションフィルターに関する。フィルター は、火工エアバッグインフレータ装置においてアジ化ナトリウムの薄片などのガ ス発生剤から発生したガスに接したときに受ける高温ならびにガス圧に耐えられ るように設計される。フィルターには、高温ガスがエアバッグに達する前に冷却 する働きがあり、点火のときに発生した粒子ならびに残留物がエアバッグに入ら ないよう、また車両を汚さないように、それらを取り除くのに使用される． 本発明の説明ならびにクレームにおいて、下記の用語には以下に定義される意 味があるものとする。 “無機質フィラメントまたはファイバー”とは、高温(例えば、約400?C以上の温 度)に耐性があり、織物品質(すなわち、規定通りに支持管のまわりに巻き付ける ことのできるヤーンにするのに適しているということ)を備えている、無機質を 基材としたフィラメントまたはファイバーのことである。 “ファイバー切片”とは、ストランドの芯から突出する非連続ファイバー部分の ことである。 “ロービング”とは、複数または束になった略平行なフィラメントまたはファイ バーを意味する。 “ヤーン”とは、撚合わせまたは結束などのによって組み合わせた、複数のロー ビングまたはロービング束を意味する。 “ストランド”とは、ヤーンまたはロービングを意味する。 “循環路”とは、支持管に行って帰るストランドの１回の巻付経路を意味する。 “層”とは、予め定められたパターンでのストランドの巻き付けによる、支持管 の１枚の完全外被を意味し、各外被は複数の循環路によって画定される。． 図１は、乗客側のエアバッグ高速システムに使用するエアバッグインフレータ 装置の概略図である。エアバッグインフレータ装置２０は、内部に空洞２６を画 定する円筒容器２４を有する全般に２２で示されるインフレータハウジングを備 えている。容器２４は、図示実施例において円板形（図２参照）である固体ガス 発生剤２８を保持する。周知の通り、これはペレットなど他の形で提供するこも 可能である。． 円筒容器２４の一端は、円形の一体端壁３０によって閉鎖されている。反対端 には独立端末キャップ３２が設けられており、エアバッグインフレータ装置２０ の全ての内部構成要素がハウジング２２内の所定の位置に収められた後に適切な 手段（例えば、ネジどめ、溶接、クリンピング）によって所定の位置に密封可能 に固定される。端末キャップ３２は、端末キャップ３２と同軸方向に密封可能に 延在するイニシエータ３４を有することにより、空洞２６の機密密封を保証する 。点火装置３４は点火剤３６を点火するために空洞２６内の内側端部において点 火剤３６に結合されている。希望に応じて、ガス発生剤２８を配置するときに、 （不活性またはガス発生剤から形成された）１個以上のスペーサ３８を空洞２６ の一方の端部に設けることもできる。１個以上の位置合わせピン４０、支持プレ ート（不図示）等をハウジング２２上に設けて、車両所定位置への取付を楽にす ることもできる。 The円筒容器２４は、エアバッグインフレータ装置２０が発生したガスを外側 方向に逃がしてエアバッグをいっぱいにして急速に膨張させて展開状態にするた めに、壁を貫いて延在する複数のパーフォレーション４２を有する。円筒容器２ ４の内面には、ガスまたはガスまたは水分を透過できるフォイル４４が取り付け られている。従って、フォイル４４は、エアバッグを膨張させるためにエアバッ グインフレータ装置２２を利用する前に、パーフォレーション４２を被覆して密 封している。フォイル４４は、ガス発生剤２８の活性化によるインフレーション ガス生成時に生じる圧力の増加を受けて破断する。 環状エアバッグインフレーションフィルター５０は、円筒容器２４の内面とガ ス発生剤２８の円筒容器２４の空洞２６内に設けられる。１個以上の環状スペー サ５２またはスペーサディスク５４は、ハウジング２２内にインフレーションフ ィルター５０を整列配置して支持するために、フィルター５０の両端近傍に設け ることもできる。インフレーションフィルター５０は、ガス発生剤２８と容器２ ４の壁のパーフォレーション４２との間に設けられているので、発生したガスは エアバッグに放出される前に必ずインフレーションフィルター５０を通過しなく てはならない。 図３と図４に、本発明のエアバッグインフレーションフィルター５０の好適実 施例を示す。インフレーションフィルター５０は、通気性があって実質的に硬質 の、複数のパーフォレーション５８が貫設された支持管５６。支持管５６は、高 温（例えば、５００°以上）でも強度を保持できる、金属やセラミックなどの材 料を含む。スチールならびにステンレススチールなどの金属が好適である。ワイ ヤメッシュ６０は、少なくとも支持管のパーフォレーション５８の全部を被覆す るように支持管５６に整列配置される。濾過要素６２は、ワイヤメッシュ６０と 支持管に螺旋状に千鳥巻きされて支持管を被覆する、詳しく言うとパーフォレー ション５８を被覆する、１層以上の層を形成する連続無機質ストランドから形成 される。パーフォレーション５８は、サイズならびに支持管５６における配置が 概ね均一であることが好ましい。ワイヤメッシュ６０の開口のサイズは、やなり 均一であって、しかも支持管５６を貫くパーフォレーション５８より小さいこと が好ましい。かくしてワイヤメッシュ６０は、パーフォレーション５８を通じて インフレーションフィルター５０を放射線方向外側に急速に通過するインフレー ションガスが拡散するのを助ける。 図５、図６、および図７に、これに代わる代替支持管構成を示す。図５に、パ ーフォレーション５８が支持管５６ａの端から端まであり、支持管５６全体をパ ーフォレーション領域に画定する、金属またはセラミックの有孔支持管５６ａを 示す。図６に、金属セグメントを展開することによってパーフォレーション５８ ｂのサイズを画定する、展開金属支持管５６ｂを示す。拡張金属管５６ｂにおい て、パーフォレーション５８ｂはこのように管５６の端部から端部に展開される 。図７に、予め定められたパーフォレーション５８ｃを有する、せん孔または切 込みセラミック管５６ｃを示す。繰り返すが、パーフォレーションは管の端から 端まである。 支持管の構成とは無関係に、支持管のパーフォレーションは管の全側面積の約 ２０−７０パーセントを占めることが望ましく、管ならびにそのパーフォレーシ ョン領域の長さ全体にほぼ均一に分散されることが好ましい。パーフォレーショ ンは、どのような図形形状にすることも可能です。図示されていないが、例えば 溶接スクリーンや織物スクリーンなどの他の支持管構成も本発明で利用するのに 適していると考えられる。 本発明の好適実施例において、濾過要素６２は、支持管５６の周りに実質的に 螺旋状に千鳥巻きされる無機質ストランドによって形成される（図３参照）。そ のようなストランドを支持管の周りに巻き付ける技術は、横方向にずらす巻付け 手順を説明したブルーム（Ｂｌｏｏｍ）他による米国特許第５，２４８，４８１ 号明細書ならびに放射線方向に整列配置される巻付け手順を説明したブルーム（ Ｂｌｏｏｍ）他による米国特許第５，２４８，４８２号明細書で説明されている 。 横方向にずらす巻付け手順の場合、（外側に突出する連続フィラメントまたは ファイバー切片の複数のループを有することが好ましい）連続ストランドは、支 持管のまわりに実質的に螺旋状に千鳥巻きされて複数のストランド層を形成する 。ストランドの連続回旋は、層において逆向きに巻かれて絡み芯となる。各連続 層の連続回旋の芯は、離隔されて４辺を有する開口を画定し、ストランドのフィ ラメントまたはファイバーのループは４辺を有する開口のそれぞれに突出してエ アバッグインフレーションガスの粒子のトラップとなる。少なくとも１層のスト ランドのコアは、隣接層のストランドのコアから横方向にずらされていて、 濾過材を通るガスの経路を曲がりくねったものに偏向する。図８と図９を参照す ると、連続ストランドの、横方向にずらす巻き付け構造が記載されている。図９ に、ストランド７０を螺旋状に巻き付けて形成された８層の濾過要素を示す。図 示の通り、１層のストランドの芯は、隣接層のストランドの芯から横方向にずれ ている。この螺旋状千鳥巻きの表面効果は図８に示す通りであり、図中、ストラ ンド７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄはの最も外側の４層であり、フィラメント のループまたファイバー切片７５が絡められている。 放射線方向に整列配置する巻付け手順においても、フィラメントまたはファイ バーの切片が外側に突出し且つ支持管の周りに千鳥巻きされるストランドを利用 する。ストランドの連続回旋は、各層の連続回旋の芯が４辺を有する開口を画定 するように離隔される壁となるように放射線方向に整列配置された状態で、層に おいて逆向きに巻かれて絡み芯となる。ストランドのフィラメントまたはファイ バー切片のループは４辺を有する開口のそれぞれに突出してエアバッグインフレ ーションガスの粒子のトラップとなる。 図１０と図１１に記載の放射線方向に整列配置される構成を示す。当該実施例 において、ストランド８０を螺旋状に巻いて形成されるいずれかの層の濾過要素 も記載されている。各ストランド８０の芯は、隣接する回旋のストランドの芯に 放射線方向に整列配置される。連続ファイバーまたはファイバー切片８５のルー プは、各ストランド８０から外側方向に突き出し、互いに絡み合って粒子材トラ ップを画定する。 前述の横方向ずらし技術ならびに放射線方向整列配置技術の他に、連続ストラ ンドから成る１層以上の層は、水平巻き技術によって巻き付けることも考えらる 。また、本発明の濾過要素にあった別のストランド巻付パターンを実現するため に、横方向ずらし技術、放射線方向整列配置技術、ならびに水平巻き技術を組み 合わせることも可能である。但し、本発明の濾過要素の厚さは、約１−約１５ミ リメートル以上であることが好ましい。 好適実施例において、ストランドは、支持管のまわりに千鳥巻きされる、約０ ．５−約５ミリメートルの範囲の直径を有する耐熱性のある無機質のヤーンから 形 成される。無機質ヤーンは、独立した無機質ファイバーまたはフィラメントから 作成される。そのようなヤーンは、通常は約７００本から約８０００本の独立し た無機質ファイバーまたはフィラメント（好ましくは、１４００−３５００本の 独立した無機質ファイバーまたはフィラメント）を具備する。独立した無機質フ ァイバーまたはフィラメントは、約２ミクロンから約２０ミクロンの範囲（好ま しくは、６ミクロンから１２ミクロン）の直径を有する。無機質ヤーンはプライ ツイストされる。これは、プライツイスト（ｐｌｙ−ｔｗｉｓｔ）されていない 無機質ヤーンと比較してた場合にプライツイストをしたものの方が、織り合わせ たときに優れた濾過材料となるからである。 この用途に適切な無機質ファイバーは、アルミナシリカ、ジルコニアシリカ、 グラファイト、アルミアクロミア金属酸化物などで、好適には、アルミナボリア シリカ（ミネソタ州セントポールの３Ｍ社から購入できるNEXTEL? 312，440 or 550セラミックファイバーなど）、Ｓ−２ガラスまたはＥガラスなどの高温ガラ スファイバー(オハイオ州トレドのオーウェンズコーニング社から購入可能)、AS TROQUARTZ?ファイバー(ノースキャロナイナ州スレーターのＪ．Ｐ．スティーブ ンス社から購入可)，QUARTZEL? 溶融クォーツヤーン(キンタッキー州ルイスビラ のクウォーツプロダクツ社から購入可)などの連続溶融シリカファイバー、REFRA SIL? ファイバー(カリフォルニア州ガーデナのヒッコマテリアル社から購入可) などのリーチドガラスファイバー、NICALON?ファイバー（日本国東京の日本カー ボン社から購入可）などの非ガラスセラミックファイバー、およびNITIVY? ファ イバー（日本国のニティビー社から購入可）などの連続アルミナシリカ繊維、な らびにそれらの組合せなどである。 無機質ヤーンをテキスチャード加工することによって、その濾過効率すなわち トラッピング効率が向上する。Preferably，the 無機質ヤーンは、例えば、連続 フィラメント、独立ファイバーセグメント、またはそれらを組合せたものが、密 な芯から外側に突出するようにテキスチャード加工になどによって、高くそびえ 立つようにテキスチャード加工されることが好ましい。無機質ヤーンは、例えば 、エアジェットまたは機械的テキスチャード加工を含む、当該技術で周知の技 術によってテキスチャード加工できる。概して機械的テキスチャード加工よりも エアジェットテキスチャード加工の方が、ファイバー切片が少なく且つフィラメ ントループが多いので、エアジェットテキスチャード加工の方が好適である。こ の目的に適したテキスチャード加工機として、デラウェア州ニューキャッスルの エンタープライズマシンアンドディベロップメント社のＭＯＤＥＬ１７SIDEWIND ERという商標名のものがある。テキスチャード加工されたヤーンは、約１ｍｍか ら約１０ｍｍの範囲の直径を有することが好ましい。 あるいは、ストランドは 無機質物質のロービングから形成することもできる。不撚ロービングは、縦方向 に整列配置された複数または束に構成されたフィラメントである。通常、複数の ロービングが一緒に撚られて１本のヤーンを形成する。しかし、１本のローブ自 体が複数のファイバー要素ならびにフィラメントを担持するので、この場合はス トランドとして働く。また、ロービングは撚られていないので、ロービングに対 する（張力をかけた状態で巻き付けられているときに受けるような）横方向の圧 力によってフィラメントならびにファイバー切片がストランドの外側に広がり、 これによって、ロービングの連続重ね巻き付け時に相互に絡み合ってくれる。更 に考えられる別の実施例において、個々のロービングは撚って、本発明のエアバ ッグインフレーションフィルターの濾過要素を画定するストランドとして巻き付 けることもできる。 バンド幅（同一層の隣接するストランド芯間の間隔）、ストランド径、巻付角 度、層数、巻付時張力ならびに巻付パターンは、本発明のエアバッグインフレー ションフィルターにおいて所望の濾過効率ならびに所望の圧力降下が得られるよ うに変更されうるものである。ストランドは、支持管の軸に対して少なくとも５ ０°以上で９０°未満の角度で巻付けられることが好ましい。ストランドの巻付 け角度は約７５°と約８５°の間であることが、更に好ましい。好適実施例の１ つにおいて、ストランド巻付け角度は約８０°である。連続層のストランド巻付 け角度を変えることも考えられる。 濾過要素の効率を制御するための別の手段は、濾過要素を具備するストランド 層のテキスチャード加工を変えることである。例えば、最も内側の層は外側層ほ どテキスチャード加工されないようにもできる（すなわち、フィラメントやファ イバー切片の突出を少なくする）。この構成により、内側層の粒子トラップで大 きい粒子を捕獲し、外側層の粒子トラップではより細かい粒子を捕獲できる。こ のようなテキスチャード加工の変更は同一ストランドに施すことも可能であるし 、（それぞれのストランドが別の組織を持っている）異なるストランドから成る 別々の層を、連続的に支持管に巻き付けることもできる。このように、テキスチ ャード加工のレベルの異なるストランドや、組成の異なるストランドを利用する ことも可能である。 そのような急な巻付け角度（好ましくは約８０°）を採用することにより、濾 過要素の４辺を有する開口すなわちダイヤモンド模様をごく小さくすることがで きる。角度を高くすることによって、エアバッグインフレーションフィルターの 非常に高圧な環境における安定性が増す。このようなインフレーションフィルタ ーはこの単独用途のために考案されたものである。ガス発生剤の爆発によってガ スを収容する部材の直径が大きくなろうとするために長さが減少する。濾過要素 の急な巻き付け角度は、少なくとも濾過要素においてこの傾向に逆らうように作 用し、濾過要素に付加的な安定性を提供する。 前述のように螺旋状に千鳥巻きされる無機質ストランドによって形成される濾 過要素は、従来技術の螺旋状に巻き付けられて層を形成するエアバッグフィルタ ーと比較して、きわめて一定した品質のフィルターとなる。このような構造は、 そのような一定品質を達成するのに好適であるが、コスト面からは望ましいと言 えない場合がある。セラミックヤーンなどの無機質ストランドは、他の濾過材料 と比較するとかなり高価である。したがって、（ガスの温度が高くなる場合には ）支持管に隣接して無機質ストランドを巻き付けて、その外側にもっと安価で耐 熱性の低い濾過材を１層または複数の層として設けることが望ましい。 前述のように（および図３と図４に記載したように）、好適実施例の１つにお いて、濾過要素は、メタルメッシュまたはメタルスクリーンによって画定される 層を備える。濾過要素からこのメタルメッシュを除いて、支持管と螺旋状に千鳥 巻きされた無機質ストランド層だけをインフレーションフィルター構造として残 すことも考えられる。 本発明の濾過要素の作成において、１枚以上のメタルメッシュまたはメタルス クリーンの拡散層の他に、１枚以上の他の材料の層を設けることも考えられる。 そのような材料として、メタルウール（すなわち、不織布メッシュ）、（ガラス ファイバーまたはセラミックファイバーを織ったり、編んだり、組んだり、また はガラスファイバーまたはセラミックの組合わせによって得られる）セラミック またはガラス織物）、ガラスまたはセラミックの不織布材料、ガラスまたはセラ ミックペーパーなどがある。そのような材料には、メタルウール（すなわち、不 織メッシュ）が含まれる。強度を増すために、金属ワイヤまたは高強度有機質フ ァイバー（例えば、KEVLAR?ファイバー(デラウェア州のＥ．Ｉ．デュポン ド ヌ ムール社から購入可)を、無機質ストランド層と一緒に、または支持管に接する 無機質ストランドの上側に被せて巻き付ける（または巻付ける前に無機質ストラ ンドと撚り合わせる）ことができる。 本発明のエアバッグインフレーションフィルターは、種々のインフレータ構造 に適用できる。図１−図７に記載されているように、該インフレーションフィル ターは、乗客側のエアバッグフィルター装置に使用するのに適している。図12に 、一般的に車両のステアリングホイール内に取り付けられる運転者側のエアバッ グフィルターを概略図示する。ステアリングホイールと運転者の距離は、ダッシ ュボードと乗客の間の距離よりも近いので、運転者側のエアバッグの方が小さい ため、ガス発生剤の量は少なくてよく、フィルターも小さくてよい。 図12にお いて、エアバッグインフレータ装置１２０は、略円筒形の金属容器１２４によっ て画定されるインフレータハウジング１２２を備えている。金属容器１２４は、 内部に空洞１２６を画定する、同軸方向に整列配置された内部円筒容器１２５を 有する。図のような円板形状または他の形状のガス発生剤１２８は、空洞１２６ 内で同軸方向に整列配置される。通常、ガス発生剤１２８と内側容器１２５の間 に前置フィルター１２７が設けられる。空洞１２５内で前置フィルター１２７な らびにガス発生剤１２８に対する１個以上のスペーサ１２９を設けることもでき る。 円筒金属容器１２４は、その一端は円形の一体端壁を有し、その他端は円形の 端末キャップ１３２に固定的に取り付けられる。端末キャップ１３２は、内部円 筒容器１２５の端部ならびにその空洞１２６を閉鎖するように密封可能に結合さ れる。円形の一体端壁１３３は、他端すなわち円筒金属容器１２４に隣接する端 壁１３０が閉鎖されている。点火装置１３４は、端末キャップ１３２を貫いて同 軸方向に設けられ、空洞１２６内に設けらわた点火剤１３６と一緒に動作できる ように結合される。 内側円筒容器１２５には、放射線方向に複数の開口１３５が設けられている。 これらの開口１３５は、環状のスラグスクリーン１３７につながっている。ガス 発生剤によって生じたガスは、本発明の環状エアバッグインフレーションフィル ター１５０に達する前に、前置フィルター１２７、開口１３５、およびスラグス クリーン１３７を通過しなくてはならない。図１２に、このように画定されたフ ローパターンを矢印１３９で略表記する。円筒金属容器１２４は、放射線方向に 設けられた複数のパーフォレーションすなわち開口１４２を有する。繰り返すが 、ガス発生剤１２８を活性化する前にフォイル（不図示）でパーフォレーション を密封することもできる。 本発明の環状エアバッグインフレーションフィルター１５０は、パーフォレー ション１４２に隣接する、インフレータ装置１２０の内部に設けられる。インフ レーションフィルター１５０の全体構造は前述のものと同一であるが、相対寸法 が異なる。支持管１５６にはパーフォレーション１５８が貫設されている。支持 管１５６の周りには、少なくともパーフォレーション１５８を覆うようにワイヤ メッシュ１６０が配置されている。前述と同じ本発明による方法で形成された無 機質材料濾過要素１６２は、ワイヤメッシュ１６０と支持管１５６から成る組立 体の上に設けられる。構造は異なるが、このインフレータ装置１２０内の当該環 状エアバッグインフレーションフィルター１５０の作用は、機能的にはインフレ ータアセンブリ２０のインフレーションフィルター５０と全く同じである。 本発明のエアバッグインフレーションフィルターは、先行技術のエアバッグイ ンフレーションフィルターを越える多数の長所を提供する。本発明のインフレー ションフィルターの熱容量は、従来技術のインフレーションフィルターよりも小 さい。膨張するインフレーションガスの熱を吸収することが少ないので、より多 くの供給エネルギーを所望の膨張噴射に充てることができる。フィルターが救出 膨張エネルギーが多くないので、このように装薬量を少なくすることができる。 本発明の濾過要素は、コンピュータ制御の巻付け機によって、無機質ストランド を非常に正確にかけた状態で形成される。このように高度に制御されるプロセス によって、先行技術よりも更に一定品質のフィルター構造ならび濾過性能が実現 される。ストランドとして連続無機質ヤーンを使用したことにより、引っ張り強 さが出て、所望の多孔性で巻けるようになった。従って、先行技術のエアバッグ フィルターに含まれた引っ張り強さが小さいセラミックペーターに関連した問題 が克服される。本発明のエアバッグインフレーションフィルターでは、構成要素 が少なく、手による組み立てが少なくなるので、従来技術のインフレーションフ ィルＴ─亜よりも製造が簡単で軽量となる。 本発明の構造に由来する他の長所を、現時点で好適実施例でああって、本発明 を実施する最善の態様であると考えられる以下の実施例において説明するが、こ れらに限定されるものではない。 実施例 本発明によるエアバッグインフレーションフィルターを６個製作し、サンプル フィルターＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆとする。各サンプルフィルターにおいて、支 持管は、２８ゲージ（０．４ｍｍ）のステンレススチールから成る外形１．５６ インチ（３９．８ｍｍ）、長さ９．３３インチ（２３７ｍｍ）の支持管に構成し た。中央の有孔領域は、同サイズのパーフォレーション（各パーフォレーション は直径約０．１８７５インチ（４．７６ｍｍ））によって６３％が開放されてお り、支持管の両端には、無孔マージン（長さ約０．７８５インチ（１９．９４ｍ ｍ））が設けられている。図３にこのタイプの支持管を示す。． 各有孔支持管は、コンピュータ制御式フィラメント巻付け機に取り付けられる 。この目的に適した巻付け機は、ウィスコンシン州スコフィールドのマッククリ ーンアンダーソン社から購入できる３軸フィラメント巻付け機Ｍｏｄｅｌ Ｗ３ ５ である。前述のように、６個のエアバッグインフレーションフィルターは、スト ランドを螺旋状に千鳥巻きすることによって形成される。サンプルエアバッグイ ンフレーションフィルターを２個ずつ組にして各組みに１種類ずつ、３種類のス トランド巻付けプロトコルを利用した。各組において、一方のサンプルフィルタ ーは有孔支持管だけを有し、他方はステンレススチールのワイヤメッシュ（空き 領域４６％−４０／４０メッシュ、ワイヤ径０．００８インチ（０．２０３ｍｍ ））を有孔支持管のまわりに（１層だけ）巻き付けた。第１の巻付けプロトコル は放射線方向整列配置巻付け手順（サンプルフィルターＡとＢ）を利用し、第２ の巻付けプロトコルは横方向ずらし巻付け手順（サンプルフィルターＣとＤ）を 利用し、第３の巻付けプロトコルは複数角度横方向ずらし巻付け手順（サンプル フィルターＥとＦ）を利用した。 いずれのサンプルフィルターも、NEXTEL? 312ヤーンを利用して巻付けを行っ た。この材料は、NEXTEL? 312、1800デニール、サイズサイズの無機質ファイバ ーを、２／２ １．５Ｚ構造にプライツイストしたもので、後からエアジェット テクスチャード加工を施したものである。この目的のために、デラウェア州ニュ ーキャッスルのエンタープライズマシンアンドディベロップメント社のMODEL 17 SIDEWINDERエアジェットテクスチャード加工機が使用された。マシン速度を２ ２．５ｍ／分に設定した状態で52Dエアジェットセットが使用された。ジェット セットは、気圧５８５kPaで使用され、３／４ターンでその最閉鎖位置からター ンする。いずれのサンプルフィルターも、ヤーンに１００グラムの張力をかけた 状態で巻き付けを行った。表１に、６個のサンプルエアバッグインフレーション フィルターのパラメーターと巻付けデータをまとめる。 各サンプルフィルターの支持管に形成される濾過要素の長さは、約９０２７イ ンチ（２３５．５ｍｍ）である。巻付け後、各サンプルインフレーションフィル ターは、コントロールされた熱環境に置かれ、ヤーンから無機質材料(サイズ１ ７０)を除去する。この熱クリーニング処理は、１分に１０°ずつ、室温から５ ５０℃まで温度を次第に上昇して、約３０分間維持した後に室温まで下げること によってコントロールされた。 以下に報告する通り、６個のエアバッグインフレーションフィルターが試験さ れ、本明細書中でフィルターＰＡ−１およびＰＡ−２とされる２種類の先行技術 方式のエアバッグインフレーションフィルターと比較された。これらの先行技術 フィルターは、有孔スチール管にスクリーンとウールおよびセラミックペーパー を巻き付けた複合品である。各々、２８ゲージ（０．４ｍｍ）の有孔ステンレス スチールの外径１．５６インチ（３９．８ｍｍ）の管を有している。先行技術フ ィルターＰＡ−１の管長は９．３３インチ（２３７ｍｍ）であり、先行技術フィ ルターＰＡ−２の管長は９．９５インチ（２５２．９ｍｍ）である。２４×２４ メッ シュ、ワイヤ径０．１１インチ（０．２７９ｍｍ）のステンレススチールの織ス クリーンから成る、長さ２９．５２インチ（７５０ｍｍ）で、管長と同じ寸法Ｎ 幅を有する部品を、有孔管のまわりにきつく巻いた。スクリーンに巻き込んだの は、約０．００１インチ（０．２７９ｍｍ）のワイヤを有する薄いステンレスウ ール層である。スチールウールの幅は、管の長さとほぼ同じ寸法に及び、その巻 付け長は約１８．１１インチ（４６０ｍｍ）である。スクリーンには、同様に管 の長さと保母同じ寸法の幅を有し、巻付け長が約５．９８インチ（１５２ｍｍ） の薄いセラミック層も巻き込んだ。巻き付けられたスクリーンは、一緒にスポッ ト溶接されて、有孔管のまわりの所定の位置に層状構成要素が固定され、このス クリーンの外側に０．０３５インチ（０．８８９ミリメートル）のステンレスス チールワイヤが螺旋状に巻き付けられ、更にスポット溶接を施した。仕上がった 先行技術エアバッグインフレーションフィルターの外径は、いずれも２．００イ ンチ（５１ｍｍ）であった。先行技術フィルターＰＡ−２の長さを除き、これら ２種類の先行技術インフレーションフィルターの支持管は、６個のサンプルイン フレーションフィルターを作成するのに利用されるものと全く同一であると考え られる。先行技術インフレーションフィルターＰＡ−１の総重量は４８３．３グ ラムであったが、インフレーションフィルターＰＡ−２の総重量は５１１グラム であった。 ６個のサンプルエアバッグインフレーションフィルターならびに前述の先行技 術エアバッグインフレーションフィルターＰＡ−１は、大気条件においてフロー テストを行った。流れ方向をフィルターの内側からフィルターの外側として、各 フィルターの圧力高価を記録した。６個のサンプルエアバッグインフレーション フィルターならびに先行技術フィルターＰＡ−１について、種々の流量で測定し た圧力降下を次の表２に記載する。 表２に記載された情報を図１３にグラフにして示す。見て分かる通り、本発明 のいずれのエアバッグインフレーションフィルターも、先行技術エアバッグイン フレーションフィルターＰＡ−１より低い圧力曲線を示している。 次に、公称流量４０ＣＦＭ（１．１３ｍ3／分）でサイズ７５ミクロンの浮遊 粒子をエアバッグインフレーションフィルターにかけて濾過効率を測定した。粒 子は、単一分散ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）である。.エーロゾル発生装置 で粒子を供給した後、濾過圧縮エアによって希釈した。フローストリーム中の多 数の粒子を、凝縮核計数器（ＣＮＣ）によって、フィルターの上流と下流で測定 した。 それぞれのフィルターの上流と下流でとった濃度測定値から、効率百分率を求 めた。効率百分率は、次の式を使って算出した。 効率百分率 =(1 - 下流濃度／上流濃度)×１００ 表３に、収集した比較データを示す。 図１４から、圧力降下ウォータ２４インチ（５．５ｋＰａ）からウォータ３２イ ンチ（８．０ｋＰａ）において、本発明の６個のサンプルエアバッグインフレー ションフィルターの効率の方が、先行技術エアバッグインフレーションフィルタ ーＰＡ−１ならびにＰＡ−２の効率よりも高いことが分かる。ウォータ＋５０イ ンチ（＋１２．５ｋＰａ）の高い圧力降下のときは、先行技術エアバッグインフ レーションフィルターの効率の方が低い。この場合の試験機器は、ウォータ５０ インチまでのデータしか出すことができなかった。 エアバッグフィルターの物理的相違を相関させる別の手段は、光測定試験であ る。これは、エアバッグインフレーションフィルターのフィルター媒体を透過す る光の量を測定するものである。コネチカット州スタンフォードのホフマンエン ジニアリング社が製造した TES-36 Spere Transmission Evaluation Systemを使 用して、光透過率を求めた。この比較試験の結果を以下の表４に示す。サンプル エアバッグインフレーションフィルターでは、透過する光量を測定できたが、先 行技術エアバッグインフレーションフィルターでは測定できるような光は全く透 過されなかった。 好適実施例を参照しながら本発明の説明を行ったが、当業者は本発明の精神な らびに適用範囲から逸脱せずに形態ならびに細部に変更を加えられることが分か るであろう。例えば、支持管のパーフォレーションは均一でなくてもよく、パー フォレーションの大きさやパターンを選択された態様で変更することにより、濾 過要素を通ってエアバッグに入る所望のインフレーションガス流を画定すること ができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年８月１日 【補正内容】 請求の範囲 １．パーフォレーション（５８）が貫設されている、通気性があって実質的に 硬質な支持管（５６）と、 支持管のまわりに螺旋状に巻回された連続的な無機ストランドから形成され支 持管（５６）に貫設されたパーフォレーションを覆う１層以上の層を形成する濾 過要素（６２）であって、各うず巻き状のストランドは支持管の軸に対して７５ °から８５°の角度で少なくとも１層で延在する濾過要素（６２）とを具備する エアバッグインフレーションフィルター（５０）。 ２．少なくとも１層における各うず巻き状のストランドは、支持管の軸に対し て約８０°の角度で延在することを特徴とする、請求項１に記載のエアバッグイ ンフレーションフィルター。 ３．支持管に貫設されたパーフォレーションに隣接する拡散層（６０）であっ て、支持管に貫設されたパーフォレーションよりも小さな通気性パーフォレーシ ョンが貫設された金属メッシュで形成された拡散層を有する、請求項１に記載の エアバッグインフレーションフィルター。 ４．拡散層（６０）は、支持管（５６）と濾過要素（６２）との間に設けられ たことを特徴とする、請求項３に記載のエアバッグインフレーションフィルター 。 ５．ストランドは、支持管の周囲で螺旋状に千鳥巻きされたことを特徴とする 、請求項１に記載のエアバックインフレーションフィルター。 ６．ストランドは芯を有し、芯から外側にフィラメントまたはファイバーのセ グメントが外側に突出し、連続的なうず巻きは各層において逆向に巻かれ互いに 編み合わされてなる芯をなすことを特徴とする、請求項１に記載のエアバッグイ ンフレーションフィルター。 ７．濾過要素（６２）は少なくとも２層を有し、フィラメントまたはファイバ ーのセグメント突出量は、支持管により近い第１の層における突出量の方が、支 持管からさらに離隔している第２の層における突出量よりも少ないことを特徴と する、請求項６に記載のエアバッグインフレーションフィルター。 ８．パーフォレーション（５８）は、支持管（５６）の有孔領域に整列配置さ れ、パーフォレーションは、支持管有孔領域（５６ａ）の約２０パーセントから 約７０パーセントの範囲を占めることを特徴とする、請求項１に記載のエアバッ グインフレーションフィルター。 ９．濾過要素の環厚は約１−１５ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記 載のエアバッグインフレーションフィルター。 １０．メタルメッシュ、メタルウール、セラミックまたはガラスの織地、セラ ミックまたはガラスの不織布、セラミックまたはガラスペーパー、螺旋状に巻か れた高強度有機質繊維、螺旋状に巻かれた金属ワイヤ、およびそれらを組み合わ せたものから成るグループから選択された１層以上の材料層を支持管のまわりに 更に具備することを特徴とする、請求項１に記載のエアバッグインフレーション フィルター。 １１．濾過要素（６２）は少なくとも２層（６０）を有し、２層の回旋は支持 管の軸に対して異なる角度で巻かれたことを特徴とする、請求項１に記載のエア バッグインフレーションフィルター。 １２．濾過要素（６２）は、支持管（５６）のまわりに螺旋状に巻回された連 続的な無機ストランドから形成され、これにより、支持管に貫設されたパーフォ レーションを覆う複数の層を形成し、特定の層の各うず巻き状のストランドは支 持管の軸に対して、ある巻付角度で延在し、外側層のうず巻きは、先に巻回され た内側層の回旋よりも小さい巻付角度を有し、内側層のうず巻きの巻付角度は約 ８０°であり、外側層のうず巻きの巻付角度は約５０°であることを特徴とする 、請求項１に記載のエアバッグインフレーションフィルター。 １３．濾過要素（６２）は、外側層より前に巻回された第２の内側層を有し、 第２の内側層の回旋の巻付角度は外側層の回旋のものよりも大きいことを特徴と する、請求項１２に記載のエアバッグインフレーションフィルター。 １４．請求項１のエアバッグインフレーションフィルター（５０）を収容する チャンバ（２４）を画定する壁を有するハウジング（２２）と、 エアバッグ膨張フィルタ（５０）の支持管内に設けられた固体のガス発生剤（２ ８）と、 固体のガス発生剤を活性化してエアバッグ膨張ガスを発生させる手段とを具備し 、前記壁は、ハウジングを出るエアバッグ膨張ガス流を方向付けるための開口が 貫設されていることを特長とする、エアバッグインフレータ装置（２０）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トンプキンズ，トーマス・エル アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス33427

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．パーフォレーションが貫設されている、通気性があって実質的に硬質な支 持管と、 支持管のまわりに螺旋状に巻回されて、支持管に貫設されたパーフォレーショ ンを覆う１層以上の層を形成する、連続無機質ストランドから形成される濾過要 素と、 を具備するエアバッグインフレーションフィルター。 ２．少なくとも１層における各うず巻き状のストランドは、支持管の軸に対し て約８０°の角度で延在することを特徴とする、請求項１に記載のエアバッグイ ンフレーションフィルター。